电容器恒流充电电源的通用谐振电路模型

根据几种电容器充电用谐振电源的分析 ,得到统一的电路模型并以此说明电容充电电源实现恒流的机理 ,给出了实现谐振的条件。

一种用于恒流充电电源的保护系统的研制

在大功率恒流充电电源给高压脉冲电容器充电时,由于高压电容的放电回路电流是一个几十kA的振荡电流,该电流反馈到充电电源会导致充电系统损坏。为解决此问题,研制了一个保护系统,该系统由大、小电感和高压硅堆等组成,结构简单,能够有效隔离大电流反馈到充电电源。介绍了该保护系统的保护原理后设计了其结构、材料和尺寸,并推导了空芯螺线管电感值的计算公式;用ANSYS软件对空芯螺线管和实际制作的电感的磁力线分布进行了模拟,算出其磁阻,从而得到了实际电感的理论计算值,该计算值与RLC精密仪器测得的电感值很接近,从而验证了该计算公式的正确性。用Pspice软件对系统的保护效果进行模拟计算的结果表明,该保护电路的存在对主放电回路几乎没有影响;当反向脉冲电流过大时,首先损坏的是反向保护硅堆,从而保护了恒流充电电源。

高效紧凑的高压脉冲电容器恒流充电电源

基于高频谐振电路研制的高压脉冲电容器充电电源。采用IGBT构成电源的软开关电路和闭环变频控制充电电流的方式。对输出端负载大范围变化引起的谐振频率漂移，采用微调开关时间．保证了变换器开关零切换，显著降低了导通、关断时IGBT的损耗。通过对100μF高压电容器充电实验．证明恒流充电电源的恒流效果好、充电重复精度和效率更高。在短路状态下能安全可靠地工作。

基于DSP＋CPLD的恒流充电电源控制系统设计

基于数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD),采用前馈-反馈PI复合控制算法,设计了一套恒流充电电源控制系统,解决了串联谐振电容充电电源(CCPS)充电电流不恒定的问题,实现了同时对多组电容器组恒流充电。CPLD内部逻辑检测错误信号,提高了系统可靠性。为验证控制方法的有效性,搭建了最大输出功率13 kW的串联谐振CCPS。实验结果表明,该系统工作可靠稳定,能精确跟踪斜坡电压设定,充电精度小于1%。

恒流充电电源控制策略的研究

研制出一套高压恒流充电电源,该电源具有体积小,成本低等优点。设计指标是平均充电电流为0.34A,充电电压为60kV,功率为20kW。利用Pspice仿真软件对原系统进行仿真分析,针对原系统平均充电电流难以保持稳定、影响系统输出性能的缺点,提出模糊PI充电控制策略,使得电流稳定输出在0.34A,达到稳定时间为15ms,超调量为3%。最后,通过实验验证可得,加入模糊PI充电控制方法的仿真系统稳定性有所提高,符合实际系统要求。

谐振式激光器恒流充电电源的设计

基于串联谐振电路结构,固定导通时间、变频控制以及零电流切换的技术,为激光器高压储能电容设计了20kV/50mA的恒流充电电源。对随着充电电压增高,谐振频率漂移引起的开关非零切换问题,设计了零电流同步开关探测控制电路。充电电压和充电电流的大小由微处理器控制。前者正比于充电电流脉冲的总个数,后者则正比于开关工作频率。

一种新型的恒流高压充电电源

在强激光脉冲电容器储能系统和加速器电容储能系统中,都存在对大容量储能电容充电的问题。在这些系统中充电电源的设计应满足容量、效率和充电速率等方面的要求。

20kV零电流开关的电容器充电电源

研制了高压脉冲电容器恒流充电电源。采用IGBT构成电源的软开关电路和闭环变频的充电控制方式。对输出负载大范围变化引起的谐振频率漂移,采用与之相对应的微调开关时间,保证了变换器开关的零切换,显著降低了导通、关断时IGBT的损耗。充电实验表明,该电源恒流效果好、重复充电精度高、效率高,在短路状态下也能安全可靠地工作。

串联谐振充电电源分析及设计

推导了串联谐振充电电源不同工作模式下的电流、电压计算公式,给出了计算不同周期电流、电压值的递推公式;应用递推公式说明了这种电源的脉动恒流充电特性;给出了负载电容不完全放电情况下电源参数的计算方法。在负载电容完全放电的情况下,电源的平均输出功率为最大输出功率的一半,在负载电容电压基本维持恒定的情况下,电源平均输出功率与最大输出功率相等;最后给出了一台为Tesla型加速器初级储能电容充电的谐振电源的设计实例,电源的实测结果和计算结果一致,在100Hz重复频率下运行稳定可靠。

大功率脉冲固体激光器电源

介绍了为高重频大功率脉冲激光器所设计的IGBT开关电源。讲述了主充电电路的工作原理和设计方法。由于该电源采用了串联谐振零电流开关（ZCS）的拓扑结构，具有抗负载短路和恒流特性，因此运行可靠性极高。

谐振法消除高频变压器分布电容影响的研究

在串联谐振恒流充电电源(Constant Current Power Supply,简称CCPS)中,高频变压器的分布电容会对充电电源的恒流特性产生影响。通过理论分析验证实施了一种仅加入谐振电感即可消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响且又简单易行的方法。给出了谐振法消除高频变压器分布电容影响的理论模型,在此基础上进行了理论分析和仿真研究。实验结果表明,谐振法可以消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响,改善充电波形,方法简单易行。

基于PLC的110MW脉冲调制器控制器设计

论述了110MW脉冲调制器控制器的设计,简要比较了几种在工业场合中常用的控制器。调制器控制器核心采用PLC可编程控制器。控制器实现了对调制器联锁信号、电路状态信号的实时监测,闸流管预热系统、速调管预热系统等流程的控制,高压恒流充电电源的控制以及与加速器控制室的数据通信。调制器长期运行表明控制器工作稳定、可靠。

130MW大功率线型脉冲调制器的设计与研究

为解决国家同步辐射实验室直线微波源末级放大器速调管来源及满足后期升能的需要,研制了6台大功率线型脉冲调制器,作为E3730A速调管的阴极脉冲调制器,该调制器采用恒流充电高压逆变电源为调制器人工线(PFN)充电,输出130MW脉冲功率。对该调制器的设计原理进行了介绍,对其放电电路、放电开关、充电电路的工程实现进行了分析,详细讨论了旁路电路的作用及工程设计,指出采用同轴电缆传输高压充电能量必须采用旁路电路的必要性,最终给出了调制器的研制结果及应用情况。